JPH0610860A

JPH0610860A - 圧縮性流体用圧縮機

Info

Publication number: JPH0610860A
Application number: JP5182893A
Authority: JP
Inventors: Roland Kolb; コルプローラント
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1994-01-21
Also published as: EP0560009A1; DE4207984A1

Abstract

(57)【要約】【目的】圧縮ディスクの入口区域に集中する応力を低
減する構成にする。【構成】スパイラル状条片３ａ，３ｂの入口区域で、
ディスク２がスパイラル入口より先へ延長部２ａ，２ｂ
を有するようにし、これら延長部がチャック用ラグ５０
ａ，５０ｂとして役立つ材料部分を有している。条片３
ａ，３ｂは、入口側端部がディスク延長部２ａ，２ｂに
移行し、更に端部先端部５１ａ，５１ｂがチャック用ラ
グ５０ａ，５０ｂに移行している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、定置ケーシング内に設
けられたスパイラル状の複数供給室と、これらの供給室
に配属された圧縮体とを有する圧縮性媒体用圧縮機であ
って、前記供給室が半径方向外方の入口から半径方向内
方の出口へ通じており、前記圧縮体が、両側に直角方向
に条片が設けられたディスクから実質的に成っており、
しかも、偏心駆動される圧縮体の各点が、作動中に供給
室の周壁により制限された円運動を行なう形式のものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】スパイラル形の圧縮機は、たとえばＤＥ
−Ｃ−２６０３４６２により公知である。この原理に
従って構成された圧縮機は、たとえば空気又は燃料・空
気混合気から成るガス状作動媒体を、ほとんど脈動なし
に供給する点が特徴をなしており、したがって、とりわ
け、内燃機関の過給目的にも効果的に利用できる。この
形式の圧縮機の作動中、圧縮室に沿ってスパイラル状の
圧縮体と、圧縮室の両方の周壁との間に、ほぼ鎌形の複
数作業室が形成され、これらの作業室が、入口から圧縮
室を通って出口へ向って移動し、しかも、その容積が絶
えず減少し、それにより作動媒体の圧力が高められる。

【０００３】冒頭に述べた形式の圧縮機であって、スパ
イラルが約３６０°の取巻き角度をなしている形式のも
のは、ＥＰ−Ａ−０３２１７８１により公知である。
この形式の圧縮機の場合、圧縮体のスパイラルの入口側
端部のところで、中央ディスクの半径方向延びが不連続
になっており、この不連続部の数が、互いに入り組んだ
スパイラルの数に合致している。

【０００４】半径方向外方から内方への作動媒体の供給
時に圧縮度が高まる結果、作動媒体温度が上昇する。こ
の結果、中央ディスクのボス区域では、温度が、スパイ
ラル入口側端部の外方区域でよりも高くなる。圧縮体
が、ゼロより大きな値の熱膨張係数を有する市販材料製
である場合、前記の熱分布によりディスク内には、外方
区域には引張応力が、またボス区域には圧縮応力が発生
する。前記の幾何形状の不連続性と、この温度分布とに
より、ディスクの入口区域には応力が集中して、材料疲
労度が高くなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】圧縮機の構造容積をよ
り十分に利用するために、開発の傾向は圧縮比や回転数
をより高くする方向へ向っている。しかし、圧縮比を高
めれば、ディスク内の温度勾配は、より急激となり、回
転数を高めれば、慣性力がより大となる。このため圧縮
体は、たとえばマグネシウムなどの軽金属合金製とする
のが有利となる。しかし、この種の軽合金は、室温では
可なり高い強度値を有しているが、市販の合金に高価な
添加物が含まれていない場合には、温度上昇につれて、
強度値は低下する。

【０００６】重量、費用、摩擦特性等の軽金属合金の利
点を更に利用する意図にもとづき、本発明は次のことを
課題とする。すなわち、冒頭に述べた種類の圧縮機の構
成を改変して、圧縮ディスクの入口区域への応力集中を
著しく低減させることである。

【０００７】

【課題を解決する手段】この課題は、次のようにするこ
とにより解決された。すなわち、ディスクが、スパイラ
ル状条片の入口区域でスパイラル入口より先へ延長され
るようにし、更に、このディスク延長部が半径方向外方
に、締付ラグとして機能する材料部分を有するように
し、更にまたスパイラル状条片の入口側端部がディスク
延長部に移行するようにし、しかも端部先端が締付ラグ
となるようにするのである。

【０００８】本発明の効果は、圧縮機の機能性を損うこ
とのない簡単な構造上の措置により、自体有利な材料、
たとえばマグネシウムの使用限界が著しく拡大される点
である。

【０００９】条片端部の先端は、スパイラル入口のとこ
ろの条片自体より薄手に寸法づけておくのが好ましい。
そうすることによって、入口のところでの条片外側輪郭
の加工が容易になる。

【００１０】条片端部の先端が湾曲して延び、きわめて
なだらかな移行角度で締付ラグに移行するようにしてお
くことにより、移行区域の条片端部及びディスクに生じ
る引張応力ピークが著しく低減される。

【００１１】更に、締付ラグは、ディスクないし直接に
接するディスク延長部より薄手に寸法づけておくのが好
ましい。そうすることによって、条片端先端部の引張応
力を更に低減できる。これは、薄手の締付ラグは厚手の
もより弾性的であることによる。

【００１２】

【実施例】図面には本発明の一実施例が略示されてい
る。

【００１３】本発明の客体ではない圧縮機の作用形式を
説明するさいには、既述のＤＥ−Ｃ３−２６０３４６
２を参考にする。以下では、理解に必要な構造部分及び
過程のみを簡単に説明する。見易くするために、図２に
はロータのみが、また、図１にはケーシングと、供給室
と、これにそう入された圧縮体のみが示されている。ま
た、見易くするためケーシング壁には斜線は入れておら
ず、ロータの切断された条片は黒で塗りつぶしてある。

【００１４】図２には符号１で圧縮機のロータ全体が示
されている。ディスク２の両側には、各２つの、１８０
°互いにずらされてスパイラル状に延びる圧縮体が設け
られている。また、条片３ａ，３ｂが、ディスク２に直
角に保持されている。スパイラル自体は、図示の例で
は、複数の互いに接続する円弧をなしている。ディスク
２は、符号４で示されたボスを介して偏心板２３上にこ
ろがり軸受２２により支承されている（図３）。偏心板
２３は主軸２４の一部である。

【００１５】条片３ａ，３ｂの半径方向外方に設けられ
たアイ５に受容されている案内支承部２５は、偏心ボル
ト２６を支承している。偏心ボルト２６は案内軸２７の
一部をなしている。スパイラル端部にはディスク内に４
つの貫通穴６，６′が設けられ、媒体が、一方のディス
ク側から他方の側へ達するようにされ、片側にのみ設け
られた中央出口１３（図３）から流出せしめられる。

【００１６】案内偏心ユニットの案内アイ５は、Ｕ字形
リブ２１を介してロータと結合されている。アイ５は、
スパイラル状条片３ａの入口側端部の接線方向延長上に
位置している。この配置によって、接線方向には高い強
度が得られ、半径方向には高い弾性が得られる。加え
て、この構成は、２つの作用点、すなわちアイ５とボス
４との間に生じうる長さ変化を吸収するのに役立ち、自
動的な補償を生じさせる。

【００１７】図１には、図３の右側に示されたケーシン
グ半部７ｂが示されている。圧縮機ケーシングは、ねじ
を受容する取付穴８（図３）を介して結合された、２つ
の半部７ａ，７ｂから成っている。それぞれ１８０°だ
け互いにずらされて配置された２つの供給室１１ａ，１
１ｂは、スパイラル状のスリットの形式で双方のケーシ
ング内に形成されている。これらの供給室は、ケーシン
グ内のスパイラル外周のところに設けられた各１つの入
口１２，１２ｂから、双方の供給室に共通の、ケーシン
グ内に設けられた１つの出口１３へ延びている。また、
供給室は、互いに一定間隔で設けられたほぼ平行なシリ
ンダ壁１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂを有しており、
これらシリンダ壁も、ディスク２の圧縮体同様、３６０
°のスパイラルを有している。これらシリンダ壁の間に
圧縮体３ａ，３ｂが入り込んでいる。圧縮体の湾曲度
は、条片がケーシングの内外シリンダ壁に複数個所、た
とえば各２個所でほぼ接触するように選定されている。
条片３ａ，３ｂとウエブ４５，４６との自由端側には、
シール４９が相応のみぞ内に配置されている。これらの
シールにより作業室がケーシングの側壁ないし圧縮体デ
ィスクに対してシールされている。

【００１８】１８０°だけ互いにずらされた２つのスパ
イラルが入り組むようにされたこの種の圧縮機の場合、
もう１つのシールが必要である。つまり、一方のスパイ
ラルのそれぞれ１つの入口側供給室を、他方のスパイラ
ルの半径方向で更に内方に位置する供給室に対して分離
しなければならない。図１から分かるように、入口１２
ｂの区域で外側シリンダ壁１４ａを有するウエブ４５ａ
が、内側シリンダ壁１５ｂを有するウエブ４６ｂに続く
ようにされている。この措置は、入口１２ａの区域でも
同じように取られている。ここでは移行がウエブ４５ｂ
からウエブ４６ａへと行なわれる。

【００１９】更に、図１から分かる点は、ディスク２
は、半径方向で突出しているアイ５を別として、半径方
向には条片３ａ，３ｂで終っている点である。このこと
は、ディスクが、入口１２ａ，１２ｂの区域で半径方向
に少なくとも一方のケーシング半部を貫通する必要があ
ることを意味する。このことは、図３に示された左側の
ケーシング半部で行なわれている。この目的のため、内
側に位置するウエブ４６ａ，４６ｂは、外側位置のウエ
ブ４５ａ，４５ｂに対してディスク厚の値だけ低くされ
ている。この措置により、左側のケーシング半部内には
内側ウエブ４６ａ，４６ｂのところにのみシール条片を
配置するだけで済ませることができる。これらシール条
片は、供給室１１ａ，１１ｂを出口へ向ってディスク２
を介して互いにシールするかたちとなる。

【００２０】ウエブ４５ａからウエブ４６ｂへの移行
は、鋭角をなし半径方向で行なわれ、したがってディス
ク２も相応の入口部分のところで半径方向に終りになる
ようであれば、供給室１１ａと１１ｂとの間が密封され
ないことになるだろう。そのようになることを避けるた
めに、前記の移行部は、半径Ｒ₁を有する円形突起４７
ａ，４７ｂとして構成されている。ディスク２のところ
の対応面は、相応の円弧状凹所４８ａ，４８ｂを有して
いる。この場合、凹所４８ａ，４８ｂの半径Ｒ₂は偏心
率ｅ＋半径Ｒ₁に合致する。これらの突起４７ａ，４７
ｂは、圧縮機の作動時にはシール線を形成するため、円
弧状の凹所４８ａ，４８ｂと協働する。

【００２１】凹所４８ａ，４８ｂの半径方向内方部分
は、避けられない不連続部の軌跡をなしている。本発明
によれば、中央ディスク２の半径方向延びの不連続部
は、位置が移動している。詳言すれば前方へ移されてい
る。このことは、ディスク２が、スパイラル状条片３
ａ，３ｂの入口１２ａ，１２ｂの区域では、スパイラル
入口よりも延長されていることを意味している。延長部
２ａ，２ｂの寸法Ａは、入口区域での、互いに入り組ん
だ２つの隣接スパイラル間の、少なくとも単一の内のり
Ｂに合致するようにする。こうすることにより、一方の
スパイラルの入口側端部から１８０°だけずらされた位
置にある第２のスパイラルへの中央ディスク移行部が、
半径方向で作動媒体の流入方向と反対方向にずらされる
ことになる。これにより、不連続部が、もはやスパイラ
ル入口区域の危険域には位置しなくなる。ディスク２
は、スパイラル入口区域で有しているのと等しい外半径
Ｒ_Aをもって延長されている。

【００２２】図示の例では、ディスク延長部２ａ，２ｂ
の寸法Ａは、２つの入り組んだ隣接スパイラル間の内の
りＢより著しく大である。序でながら、この内のりは所
属供給室の内のりとも合致する。寸法Ａが内のりＢより
大である理由は次の通りである：図１及び図２に示した
形式の場合、スパイラルは全体で３６０°の旋回角を有
している。この場合、スパイラルは、大部分が第１の曲
率で構成され、出口側では約４５°の角度域にわたっ
て、はるかに小さい第２の湾曲半径を有している。スパ
イラルのこの短縮により、ディスク２内の貫通穴６′を
設けることが可能になる。この貫通穴は、応力集中によ
り危険となるディスク入口区域、α半径方向平面内に位
置するようにする。

【００２３】ディスクを入口区域から先へ延長する場
合、その最低寸法は、この場合、スパイラルの入口縁か
らではなく、貫通穴６′とディスク移行部の不連続部と
の間の最も狭い横断面を示す平面から測定する。図示の
例の場合、この平面は半径方向平面Ｃである。この測定
規則により、延長部２ａ，２ｂの最低寸法Ａが得られ
る。この最低寸法Ａは、所属供給室の内のりＢより大で
ある。

【００２４】応力集中を低減するその他の措置としてデ
ィスク延長部２ａ，２ｂは半径方向外方に突出した材料
部分が設けられている。この材料部分が、ロータの機械
加工時のチャック用ラグ５０ａ，５０ｂを形成する。こ
のチャック用ラグは、ディスク２よりも薄手に構成する
（図４及び図５）。こうすることによりラグは、通常は
ディスクの両側を加工する切削工具に接触することはな
い。したがって、無孔の鋳肌は加工されずに残り、ひび
割れ発生の原因となることはない。

【００２５】スパイラル状条片３ａ，３ｂは、その入口
側端部がディスク延長部２ａ，２ｂに接続されている。
その場合、端部の先端部５１ａ，５１ｂがチャック用ラ
グ５０ａ，５０ｂに接続されている（図５）。この条片
端部先端部５１ａ，５１ｂは、条片３ａ，３ｂより薄手
に構成されている。条片の端縁がディスクに対し直角で
はなく、斜めに延びるようにすることによって、条片の
自由直立端部により大きい安定性が与えられる。

【００２６】前記の傾斜部は湾曲しており、きわめて僅
かな移行角度でチャック用ラグ５０ａ，５０ｂへ続いて
いる。周方向でのこのような、条片基部区域の延長は、
したがって、非加工区域で終っている。こうすることに
より、引張応力の低減に好影響が与えられる。これらの
引張応力は、作動中に半径方向に生じる温度勾配によっ
て発生する。

【００２７】チャック用ラグ５０ａは、半径方向でリブ
２１の内側に位置しており、このリブ２１によりラグ５
０ａの幾何的拡がりの限界が定められている。ラグ５０
ａは、向い合ったラグ５０ｂより小さな寸法を有してい
る。この措置は、ラグ５０ｂが、厚さは等しいが接線方
向により大きい寸法に構成されることで実現される。ま
た、この措置により、簡単な手段により、ラグ５０ｂの
寸法づけを通じてリブ２１の寸法補償を行なうことがで
きる。このようにすることが効果的なのは、アイ５に設
けられた案内部が除圧されるためである。

【００２８】ロータ１の駆動と案内は、２つの間隔をお
いた偏心ユニット２３，２４ないし２６，２７により行
なわれる。主軸２４は、ころがり軸受１７と滑り軸受に
支承されている。ケーシング半部７ｂから突出している
軸端には、Ｖベルト用のプーリ１９が駆動用に備えられ
ている。主軸２４には対重２０が備えられ、ロータの偏
心駆動時に生じる慣性力を補償する。案内軸１７は、ケ
ーシング半部７ｂ内の滑り軸受２８内に支承されてい
る。

【００２９】ロータを死点位置へ確実に案内するため
に、双方の偏心ユニットは精確な角度で同期化されてい
る。この措置は、歯付ベルト伝動装置１６を介して行な
われる。作動中には、複式偏心板駆動により、ロータデ
ィスクのあらゆる点が、したがって又、双方の条片３
ａ，３ｂのあらゆる点が円形の移動運動を行なうことが
できる。条片３ａ，３ｂが、配属の供給室の内外シリン
ダ壁に複数回交互に接近することによって、条片両側に
鎌形の、作動媒体を閉じ込める作業室が発生し、これら
の作業室が、ロータディスクの駆動の間、供給室内を通
り出口方向へ移動する。そのさいに、これら作業室の容
積が減少し、これに応じて作動媒体の圧力が上昇する。

【００３０】言うまでもなく、本発明は、以上説明した
図示の実施例に限定されるものではない。圧縮ロータに
対しては別の新たな措置も、全く同じように効果的に適
用することができる。たとえば、ロータディスクは外方
へ条片によって終るのではなく、中央ディスクがシール
面を形成するため、条片の直径を上回るようにすること
もできる。この措置は、たとえば、冒頭で述べたＤＥ−
Ｃ−２６０３４６２の場合に見られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図３のＩ−Ｉ線に沿った横断面図で、圧縮機の
空気側ケーシング部分とロータを示した図。

【図２】ロータの前面図。

【図３】圧縮機の縦断面図。

【図４】図２の４−４線に沿ってスパイラル入口区域を
切断して示した部分断面図。

【図５】図２の矢印Ｄの方向で見た入口区域の条片先端
部を示した図。

【符号の説明】

２ロータディスク３ａ，３ｂ条片４ボス５案内アイ６，６′ 貫通穴７ａ，７ｂケーシング半部８取付穴１１ａ，１１ｂ供給室１２ａ，１２ｂ入口１３出口１４ａ，１４ｂシリンダ壁１５ａ，１５ｂシリンダ壁１９Ｖベルト装置２０主軸の対重２１Ｕ字形リブ２２偏心ユニットのころがり軸受２３，２４偏心ユニット２６，２７偏心ユニット２８滑り軸受４５ａ，４５ｂ外側シリンダ壁を有するウエブ４６ａ，４６ｂ内側シリンダ壁を有するウエブ４７ａ，４７ｂ突起４８ａ，４８ｂ凹所４９シール５０ａ，５０ｂチャック用ラグ５１ａ，５１ｂ条片端の先端部Ｒ₁ 突起の半径Ｒ₂ 凹所の半径ｅ偏心率（図１と図３）Ｒ_A ディスク外径Ｂ供給室内のりＣ半径方向平面 α 先端部からラグへの移行角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定置ケーシング（７ａ，７ｂ）内に配置
されたスパイラル状に複数供給室（１１ａ，１１ｂ）
と、これら供給室に配属された圧縮体とを有する圧縮性
流体用圧縮機であって、前記供給室が半径方向外方に位
置する入力（１２ａ，１２ｂ）から半径方向で内方に位
置する出口（１３）へ通じており、更に、前記圧縮体
が、実質的に、両側に直角に設けられたスパイラル状条
片（３ａ，３ｂ）を有するディスク（２）から成り、し
かも、偏心駆動される圧縮体の各点が、作動中に供給室
周壁により制限される円運動を行なう形式のものにおい
て、ディスク（２）が、スパイラル状条片（３ａ，３ｂ）の
入口（１２ａ，１２ｂ）区域においてスパイラル入口よ
り先へ延長されており、このディスク延長部（２ａ，２ｂ）には、チャック用の
ラグ（５ａ，５ｂ）として役立つ材料部分が設けられて
おり、スパイラル状条片（３ａ，３ｂ）の入口側端部がディス
ク延長部（２ａ，２ｂ）になっており、しかも先端部
（５１ａ，５１ｂ）がチャック用ラグ（５０ａ，５０
ｂ）に移行していることを特徴とする圧縮性流体用圧縮
機。
【請求項２】前記ディスク（２）が、スパイラルの入
口区域に有しているのと、ほぼ等しい外半径（Ｒ_A）を
もって延長されることを特徴とする請求項１記載の圧縮
機。
【請求項３】条片端部の先端部（５１ａ，５１ｂ）が
条片（３ａ，３ｂ）より薄手に寸法づけられていること
を特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項４】条片端部の先端部（５１ａ，５１ｂ）が
湾曲して延びており、極めて小さな移行角度（α）でチ
ャック用ラグ（５０ａ，５０ｂ）に移行していることを
特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項５】チャック用ラグ（５０ａ，５０ｂ）がデ
ィスク（２）より薄手に寸法づけされていることを特徴
とする、請求項１記載の圧縮機。
【請求項６】ケーシングに対して圧縮体を案内するた
めに、第２偏心ユニット（２３，２４）に対して間隔を
おいて第２偏心ユニット（２６，２７）が配置されてお
り、かつまた第２偏心ユニットの案内アイ（５）がリブ
（２１）を介してディスク（２）と結合され、この結合
形式によって案内アイ（５）が、所属スパイラル条件片
（３ａ）の入口側端部の接線方向延長内に少なくともほ
ぼ位置し、チャック用ラグ（５０ａ）がリブ（２１）の
半径方向内側に位置するようにされていることを特徴と
する、請求項１記載の圧縮機。
【請求項７】ディスク（２）が直径方向で向い合った
２つの締付タブ（５０ａ，５０ｂ）を備えており、しか
も、リブ（２１）の半径方向内側に位置するチャック用
ラグ（５０ａ）が向い合ったチャック用ラグ（５０ｂ）
より小さく構成されていることを特徴とする、請求項５
又は６記載の圧縮機。